受蜻蜓大腦和翅膀神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)啟發(fā)，無人機(jī)、電腦將得到跨世紀(jì)突破

昆蟲界，飛行技巧中的佼佼者是蜻蜓，飛行能力早已經(jīng)出神入化，可以說是避障能力甚至強(qiáng)悍到有點(diǎn)詭異。本期我們就來聊一聊蜻蜓詭異的飛行能力，是如何讓各界科學(xué)家感到神奇的。首先大家肯定討厭嗜血為生的蚊子，最煩它們的地方就是想要打到它還很難，因?yàn)槲米拥娘w行技巧也非常靈活?？墒球唑言谝巴鈪s以蚊子和其它微小昆蟲為食，憑借著凌駕于蚊子的飛行技巧，蜻蜓在捕捉蚊子方面絕無失手的可能。

那么蜻蜓的飛行水平有多高？部分品種的蜻蜓飛行時(shí)速可達(dá)50公里每小時(shí)，比大多數(shù)昆蟲都要快上一倍。除了飛行速度快之外，蜻蜓還可以懸停在空中（與蜂鳥飛行姿態(tài)極其相似），也可以在極短的時(shí)間內(nèi)從靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)為高速飛行（學(xué)者推測(cè)在0.01秒就能起飛），并且在飛行過程中，蜻蜓幾乎可以做到原地急轉(zhuǎn)彎（360度無死角飛行）。更厲害的是，蜻蜓可以隨意地改變自己飛行的方向，不管是向上還是向下都能輕松切換，如果有需要，他們甚至還可以倒著飛，這可是人類飛行器多年以來想要獲得的功能。

除了飛行技巧高超之外，蜻蜓還可以一口氣飛出很遠(yuǎn)的距離。以十米距離為例，一到十米內(nèi)可以跳動(dòng)飛行，人類發(fā)明制導(dǎo)飛彈一直就在追求這種能力，因?yàn)檫@種能力可以輕松躲避任何防空攔截系統(tǒng)。

早在2016年一項(xiàng)來自羅格斯大學(xué)生物學(xué)家的研究表明，有一種薄翅蜻蜓能橫跨太平洋，飛行距離高達(dá)6000～9000公里，該飛行距離已經(jīng)超過全球多數(shù)飛行器的最遠(yuǎn)距離。為了弄清楚蜻蜓的飛行能力，科學(xué)家們展開了長期研究，而直到現(xiàn)在仍然無法了解，蜻蜓是如何做到能飛行如此遠(yuǎn)的距離，更別說蜻蜓其他讓人迷惑的能力。

不過，科學(xué)家還是在長期的研究中解開了蜻蜓飛行技巧的一部分謎團(tuán)。比如高超的飛行技巧，蜻蜓的極限飛行技巧主要依靠的是一對(duì)精細(xì)的翅膀，它們的翅膀上布滿褶皺，還有復(fù)雜的脈絡(luò)結(jié)構(gòu)，確保了翅膀揮舞時(shí)各個(gè)褶皺處和網(wǎng)格都有不同的角度。

也就是說整個(gè)蜻蜓翅膀遍布著神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在飛行時(shí)可以快速判斷微弱的氣流位置?？茖W(xué)家認(rèn)為蜻蜓的翅膀，已經(jīng)超過了絕大部分鳥類翅膀的功能，鳥類臂膀除組織以外都是羽毛，而這些羽毛卻占據(jù)了整個(gè)臂膀80%的空間，該羽毛空間內(nèi)并沒有和蜻蜓翅膀一樣的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)?？茖W(xué)家認(rèn)為鳥類在高速飛行時(shí)會(huì)撞到飛機(jī)、高樓等，正是因?yàn)楸郯驘o法判斷前方物體返回的氣流。

來自英國的科學(xué)家理查德伯恩弗雷用多臺(tái)高速攝影機(jī)將蜻蜓揮舞翅膀的速度放慢了80倍。通過研究后發(fā)現(xiàn)，蜻蜓的每一只翅膀都是由獨(dú)立的肌肉系統(tǒng)控制，可以各自以不同的頻率和角度揮舞，并且還能旋轉(zhuǎn)，所以蜻蜓就能利用自己翅膀之間的相位差完成各種高難度的飛行技巧。

在理解蜻蜓飛行的原理后。德國科學(xué)家仿制了一個(gè)機(jī)械蜻蜓，這個(gè)小小的機(jī)械蜻蜓和蜻蜓擁有一樣的外形，飛行方式也差不多，但在技巧上卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如真正的蜻蜓。

當(dāng)然，大家也別小看了這個(gè)機(jī)械蜻蜓，根據(jù)研發(fā)他的科學(xué)家介紹，他們的工程團(tuán)隊(duì)已經(jīng)盡量模仿了蜻蜓的結(jié)構(gòu)，但也只能勉強(qiáng)讓機(jī)械蜻蜓像蜻蜓那樣飛行。遠(yuǎn)程操控機(jī)械蜻蜓的駕駛員需要同時(shí)控制四個(gè)翅膀的九個(gè)參數(shù)，控制系統(tǒng)遠(yuǎn)比駕駛直升機(jī)還要復(fù)雜得多。

這也僅僅是讓機(jī)械蜻蜓以極慢的速度準(zhǔn)確模擬出蜻蜓的各種飛行技巧，而真正的蜻蜓可以在毫秒之間的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)做出一模一樣的動(dòng)作，這也是科學(xué)家一直沒有研究明白的地方，因?yàn)轵唑训念^腦大小大概相當(dāng)于一個(gè)粗一點(diǎn)的針頭。

根據(jù)另一項(xiàng)研究，蜻蜓只需要3毫秒的時(shí)間就可以按照自己的需要做出對(duì)應(yīng)的控制。那么小的大腦卻可以在那么短的時(shí)間內(nèi)做出演算，它到底是怎么做到的？

科學(xué)家也頭疼了很久，而接下來的研究方向就是徹底弄清楚蜻蜓頭腦演算的奧秘。據(jù)稱，人類未來的無人機(jī)、電腦發(fā)展或許能受到蜻蜓大腦的啟發(fā)，來研制出由AI控制的無人機(jī)。這個(gè)過程或許還需要5～10年的時(shí)間，因?yàn)楸仨氁葟氐坠タ蓑唑殉岚虻墓ぷ鳈C(jī)制才行。